變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。 [1]
變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
整流器
大量使用的是二極管的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器,由于其功率方向可逆,可以進行再生運轉(zhuǎn)。 [4]
平波回路
在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量,可以省去電感采用簡單的平波回路。
實現(xiàn)電機軟啟動
電機硬啟動不僅會對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊,而且會對電網(wǎng)容量要求過高,啟動時產(chǎn)生的大電流和震動對擋板和閥門的損害極大,對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻器后,變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始變化,值也不超過額定電流,減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求,延長了設(shè)備和閥門的使用壽命,同時也節(jié)省設(shè)備的維護費用。
正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式
其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較低,轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出轉(zhuǎn)矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意,且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降,穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。 [8]